DE-102015118829-B4 - Gleichtakt-Unterdrücker auf der Grundlage von Differential-Übertragungsleitung

Abstract

Ein Differential-Datenübertragungssystem (200; 700), umfassend: eine Quelle (201), die dazu konfiguriert ist, ein Differentialsignal zu übertragen, das Daten enthält; eine Last (204), die dazu konfiguriert ist, das Differentialsignal zu empfangen; und einen Gleichtakt-Unterdrücker (300; 400; 500; 702), der eine lange, gewickelte Differential-Übertragungsleitung umfasst, die dazu konfiguriert ist, das Differentialsignal von der Quelle an die Last zu übertragen; wobei eine Länge der Differential-Übertragungsleitung wenigstens größer als ein Zehntel der Wellenlänge des Differentialsignals ist, das in einem vorbestimmten Betriebsfrequenzbereich des Differentialsignals durch die Differential-Übertragungsleitungen übertragen wird, ferner umfassend einen Schutzschaltkreis (202; 701) gegen elektrostatische Entladungen, der an erste (303; 703) und zweite (304; 704) Eingangspins des Gleichtakt-Unterdrückers (300; 400; 500; 702) angeschlossen ist und der dazu konfiguriert ist, Schutz vor Schlägen elektrostatischer Entladung zu verschaffen.

Inventors

• Franceska Arcioni
• Gabriele Bettineschi
• Alexander Glas
• Josef-Paul Schaffer
• Hubert Werthmann
• Maciej Wojnowski

Assignees

• INFINEON TECHNOLOGIES AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20151103

Priority Date

20141103

Claims (10)

1. Ein Differential-Datenübertragungssystem (200; 700), umfassend: eine Quelle (201), die dazu konfiguriert ist, ein Differentialsignal zu übertragen, das Daten enthält; eine Last (204), die dazu konfiguriert ist, das Differentialsignal zu empfangen; und einen Gleichtakt-Unterdrücker (300; 400; 500; 702), der eine lange, gewickelte Differential-Übertragungsleitung umfasst, die dazu konfiguriert ist, das Differentialsignal von der Quelle an die Last zu übertragen; wobei eine Länge der Differential-Übertragungsleitung wenigstens größer als ein Zehntel der Wellenlänge des Differentialsignals ist, das in einem vorbestimmten Betriebsfrequenzbereich des Differentialsignals durch die Differential-Übertragungsleitungen übertragen wird, ferner umfassend einen Schutzschaltkreis (202; 701) gegen elektrostatische Entladungen, der an erste (303; 703) und zweite (304; 704) Eingangspins des Gleichtakt-Unterdrückers (300; 400; 500; 702) angeschlossen ist und der dazu konfiguriert ist, Schutz vor Schlägen elektrostatischer Entladung zu verschaffen.
2. Das Differential-Datenübertragungssystem (200; 700) nach Anspruch 1 , wobei die Differential-Übertragungsleitung einen ersten leitenden Draht (502) und einen zweiten leitenden Draht (504) aufweist, die induktiv und kapazitiv miteinander gekoppelt sind und die in vertikal aufeinander ausgerichtet angeordnet sind.
3. Das Differential-Datenübertragungssystem (200; 700) nach Anspruch 1 , wobei die Differential-Übertragungsleitung einen ersten leitenden Draht (301; 401; 522) und einen zweiten leitenden Draht (302; 402; 524) aufweist, die induktiv und kapazitiv miteinander gekoppelt sind und die lateral zueinander ausgerichtet angeordnet sind.
4. Das Differential-Datenübertragungssystem (200; 700) nach Anspruch 2 , wobei ein Abstand (506) zwischen benachbarten Wicklungen der gewickelten Differential-Übertragungsleitung größer ist als ein Abstand (508) zwischen dem ersten gewickelten Draht (502) und dem zweiten gewickelten Draht (504) der Differential-Übertragungsleitung.
5. Das Differential-Datenübertragungssystem (200; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei der Schutzschaltkreis (202; 701) gegen elektrostatische Entladungen ein erstes ESD-Gerät (707) umfasst, das zwischen dem ersten Eingangspin (303; 703) des Gleichtakt-Unterdrückers (300; 400; 500; 702) und einer Erde verbunden ist, und ein zweites ESD-Gerät (708), das zwischen dem zweiten Eingangspin (704) des Gleichtakt-Unterdrückers (300; 400; 500; 702) und eine Erde verbunden ist, wobei das erste ESD-Gerät (707) und das zweite ESD-Gerät (708) denselben Wert aufweisen.
6. Ein Gleichtakt-Unterdrücker (300; 400; 500; 702) zum Beseitigen von Gleichtakt-Rauschen in Differential-Hochfrequenzdatenübertragungssystemen, umfassend: eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung, die dazu konfiguriert ist, Daten zwischen einer Quelle (201) und einer Last (204) zu übertragen; wobei einer oder mehrere Querschnitte eines ersten leitenden Drahtes (301; 401; 502; 522) und eines zweiten leitenden Drahtes (302; 402; 504; 524) der Differential-Übertragungsleitung und ein Abstand (508, 526) zwischen dem ersten leitenden Draht (301; 401; 502; 522) und dem zweiten leitenden Draht (302; 402; 504; 524) der Differential-Übertragungsleitung dazu konfiguriert sind, eine Differentialimpedanz der Differential-Übertragungsleitung zu ergeben, die zu einer Systemimpedanz passt; und wobei eine Länge und eine gewickelte Anordnung der Differential-Übertragungsleitung dazu konfiguriert ist, zu ergeben, dass die Differential-Übertragungsleitung hinsichtlich des Gleichtakt-Rauschens fehlangepasst ist; wobei die Länge der Differential-Übertragungsleitungen wenigstens größer ist als ein Zehntel der Wellenlänge eines Signals, das in einem vorbestimmten Betriebsfrequenzbereich des Signals durch die Differential-Übertragungsleitungen übertragen wird, ferner umfassend einen Schutzschaltkreis (202; 701) gegen elektrostatische Entladungen, der an erste (303; 703) und zweite (304; 704) Eingangspins der langen gewickelten Differential-Übertragungsleitung angeschlossen ist und der dazu konfiguriert ist, Schutz vor Schlägen elektrostatischer Entladung zu verschaffen.
7. Ein Verfahren (1000; 1100) zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen in einem Differential-Übertragungsleitungssystem, umfassend: Bereitstellen eines ersten leitenden Drahtes (301; 401; 502; 522), um einen ersten Abschnitt eines Differentialsignals von einer Quelle (201) an eine Last (204) zu übertragen; Bereitstellen eines zweiten leitenden Drahtes (302; 402; 504; 524), um einen zweiten Abschnitt des Differentialsignals von der Quelle (201) an die Last (204) zu übertragen; Wickeln des ersten leitenden Drahtes (301; 401; 502; 522) und des zweiten leitenden Drahtes (302; 402; 504; 524); wobei der erste (301; 401; 502; 522) und der zweite (302; 402; 504; 524) leitende Draht zusammen eine gewickelte Differential-Übertragungsleitung bilden, die mehrere Wicklungen aufweist; wobei ein Abstand (506; 526) zwischen benachbarten Wicklungen der gewickelten Übertragungsleitung größer ist als der Abstand (508; 528) zwischen dem ersten leitenden Draht (301; 401; 502; 522) und dem zweiten leitenden Draht (302; 402; 504; 524); und wobei eine Länge der gewickelten Differential-Übertragungsleitung größer ist als ein Zehntel der Wellenlänge eines Differentialsignals, das bei einem vorbestimmten Betriebsfrequenzbereich des Differentialsignals durch die gewickelte Differential-Übertragungsleitung übertragen wird, ferner umfassend Verschaffen von Schutz vor Schlägen elektrostatischer Entladung durch einen Schutzschaltkreis (202; 701) gegen elektrostatische Entladungen, der an erste (303; 703) und zweite (304; 704) Eingangspins der gewickelten Differential-Übertragungsleitung angeschlossen ist.
8. Das Verfahren (1000; 1100) nach Anspruch 7 , wobei der erste leitende Draht (301; 401; 502; 522) und der zweite leitende Draht (302; 402; 504; 524) miteinander induktiv und kapazitiv gekoppelt sind.
9. Das Verfahren (1000; 1100) nach Anspruch 7 oder 8 , wobei der erste leitende Draht (301; 401; 502; 522) und der zweite leitende Draht (302; 402; 504; 524) eine Querschnittsfläche aufweisen, die ihnen zugeordnet ist, und wobei der Abstand (508; 528) von dem ersten leitenden Draht (301; 401; 502; 522) zu dem zweiten leitenden Draht (302; 402; 504; 524) und die Querschnittsfläche des ersten leitenden Drahtes (301; 401; 502; 522) und des zweiten leitenden Drahtes (302; 402; 504; 524) so konfiguriert sind, dass eine Differentialimpedanz des ersten leitenden Drahtes (301; 401; 502; 522) und des zweiten leitenden Drahtes (302; 402; 504; 524) zu einer Systemimpedanz passen.
10. Das Verfahren (1000; 1100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 , wobei die Anzahl von Wicklungen der gewickelten Differential-Übertragungsleitung und die Länge der gewickelten Differential-Übertragungsleitung so konfiguriert sind, dass die gewickelte Differential-Übertragungsleitung für Gleichtakt-Rauschen fehlangepasst ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Differential-Datenübertragungssysteme und insbesondere einen Gleichtakt-Unterdrücker, der ihnen zugeordnet ist, und ein Verfahren zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen. In den vergangenen Jahren gab es in Verbindung mit der Diversifikation elektronischer Geräte eine verstärkte Nachfrage nach der Übertragung von Hochfrequenzsignalen. Differential-Übertragung/Signalisierung ist das bevorzugte Verfahren für viele Hochfrequenzgeräte. Differential-Signalisierung ist ein Verfahren zur elektrischen Übertragung von Informationen mit zwei komplementären Signalen, die beispielsweise auf zwei gepaarten Drähten, die ein Differential-Paar genannt werden, gesendet werden. Differential-Signalisierung ist auch die erste Wahl für eine Radiofrequenz-Verbindung mit niedriger Leistung, weil sie eine überlegene Immunität gegenüber Rauschen schafft, indem sie für eine gegebene Versorgungsspannung die zweifache Signalschwingung anbietet. Wenn Differential-Übertragung für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen verwendet wird, können elektromagnetische Interferenzen reduziert werden, die auf externe elektronische Geräte einwirken. Ferner kann Differential-Übertragung die Wirkung elektromagnetischer Interferenz von externen elektronischen Geräten reduzieren. Allerdings kann die Integrität des Signals von Differential-Datenübertragungsleitungen/-bussen durch Gleichtakt-Rauschen verschlechtert werden. Gleichtakt-Rauschen kann durch das System selbst oder durch angekoppelte Strahlung erzeugt werden. Die US 2004 / 0 155 720 A1 offenbart ein Differential-Datenübertragungssystem. Die US 7 956 704 B1 offenbart eine Dimensionierung zur Gleichtaktunterdrückung. Weitere Systeme sind aus der US 5 184 045 A und der US 2011 / 0 007 439 A1 bekannt. Die unabhängigen Ansprüche definieren die Erfindung in verschiedenen Gesichtspunkten. Die abhängigen Ansprüche benennen Ausführungsformen gemäß der Erfindung unter den verschiedenen Gesichtspunkten. In dem Folgenden wird die Offenbarung anhand spezieller beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die enthaltenen Zeichnungen weiter erklärt und beschrieben.1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Differential-Datenübertragungssystems mit einem Gleichtakt-Unterdrücker, welches kein beanspruchtes Ausführungsbeispiel darstellt und der Erläuterung dient;2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Differential-Datenübertragungssystems mit einem Gleichtakt-Unterdrücker und Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD);3 zeigt das schematische Diagramm eines Gleichtakt-Unterdrückers, der eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung umfasst, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.4A zeigt das Layout eines Gleichtakt-Unterdrückers, der eine lange gewickelte Differential-Übertragungsleitung aufweist, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. 4B zeigt die Explosionsansicht der Differential-Übertragungsleitung von 4A.5A - 5B zeigt eine schematische Darstellung eines Gleichtakt-Unterdrückers auf einem Halbleitersubstrat.6A - 6D zeigt die Simulationsergebnisse für Differentialmodus und Gleichtakt eines Gleichtakt-Unterdrückers, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.7A zeigt das schematische Diagramm eines Gleichtakt-Unterdrückers mit einem ESD-Schutzschaltkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.7B zeigt das Layout eines Gleichtakt-Unterdrückers mit einem ESD-Schutzschaltkreis gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.8A - 8C zeigt für den Differentialmodus die Simulationsergebnisse eines Gleichtakt-Unterdrückers mit dem ESD-Schutz gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.8D - 8F zeigt für den Gleichtakt die Simulationsergebnisse eines Gleichtakt-Unterdrückers mit ESD-Schutz gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.9A und 9B zeigt die Zeitbereichsanalyse für ein 5 GB/s Signal und ein 10 GB/s Signal gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.10 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen in einem Differential-Datenübertragungssystem darstellt gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.11 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Abstimmen eines Gleichtakt-Unterdrückers gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt, der eine Differential-Übertragungsleitung umfasst, um so eine Unterdrückung von Gleichtakt-Rauschen zu erreichen. Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen dazu verwendet werden, durchgängig gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei die dargestellten Strukturen und Geräte nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet werden. Diese Offenbarung ist auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Unterdrücken von Gleichtakt-Rauschen in Differential-Datenübertragungssystemen gerichtet. Differential-Datenübertragungssysteme verwenden Differential-Signalisieren, wobei Informationen elektrisch mit zwei Komplementärsignalen übertragen werden, die auf zwei gepaarten D